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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2018-200648(P2018-200648A)
(43)【公開日】2018年12月20日
(54)【発明の名称】入力装置
(51)【国際特許分類】
   G06F 3/0338 20130101AFI20181122BHJP
【FI】
   G06F3/0338 411
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】OL
【全頁数】28
(21)【出願番号】特願2017-106055(P2017-106055)
(22)【出願日】2017年5月29日
(71)【出願人】
【識別番号】000010098
【氏名又は名称】アルプス電気株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100108006
【弁理士】
【氏名又は名称】松下 昌弘
(74)【代理人】
【識別番号】100085453
【弁理士】
【氏名又は名称】野▲崎▼ 照夫
(74)【代理人】
【識別番号】100135183
【弁理士】
【氏名又は名称】大窪 克之
(72)【発明者】
【氏名】山本 孝一
(72)【発明者】
【氏名】平野 伸児
(72)【発明者】
【氏名】寺戸 佑介
(72)【発明者】
【氏名】柳沼 貞幸
【テーマコード(参考)】
5B087
【Fターム(参考)】
5B087AA02
5B087AA06
5B087BC02
5B087BC12
(57)【要約】
【課題】逆走現象を抑制可能な入力装置を提供する。
【解決手段】入力装置100は、歪検出される基部121と、基部121から第1方向に延びた操作軸122と、を備え、操作軸122が、基部121から延びた複数の副軸151を含む。
【選択図】図4
【特許請求の範囲】
【請求項1】
歪みの検出対象とされる基部と、
前記基部から第1方向に延びた操作軸と、
を備え、
前記操作軸が、前記基部から延びた複数の副軸を含む、
入力装置。
【請求項2】
前記操作軸が、1つ以上の副軸対を含み、
前記副軸対の各々が、前記第1方向とは異なる離間方向に離間した複数の副軸を含み
前記1つ以上の副軸対の前記離間方向が、互いに異なる、
請求項1に記載の入力装置。
【請求項3】
外部から受けた力を前記複数の副軸に伝達する操作部材をさらに備える、
請求項1または請求項2に記載の入力装置。
【請求項4】
前記操作部材が、外部から受けた力を前記複数の副軸に伝達する押圧突起を備え、
前記押圧突起が、前記第1方向に直交する少なくとも1つの断面内において、前記複数の副軸に囲まれる、
請求項3に記載の入力装置。
【請求項5】
前記押圧突起と各前記副軸との接触面が、前記第1方向と、前記第1方向に直交する平面との両方に対して傾いている、
請求項4に記載の入力装置。
【請求項6】
前記複数の副軸の各々が、前記押圧突起に対向した受け面を備え、
前記複数の副軸の各前記受け面の形状が、相互に、前記第1方向に沿った仮想中心軸の周りで回転対称であり、
各前記受け面が、前記第1方向において前記基部に近づくほど前記仮想中心軸に近づく形状をもち、
前記押圧突起が、前記仮想中心軸を中心とした回転体である内側押圧面を備え、
前記内側押圧面が、凸状である、
請求項5に記載の入力装置。
【請求項7】
前記操作部材が、外部から受けた力を前記複数の副軸に伝達する外側押圧面を備え、
前記外側押圧面が、前記第1方向に直交する少なくとも1つの断面内において、前記複数の副軸を外側から囲う、
請求項3乃至請求項6のいずれか一項に記載の入力装置。
【請求項8】
前記操作部材が、
外部から受けた力を前記複数の副軸に伝達する押圧突起と、
外部から受けた力を前記複数の副軸に伝達する外側押圧面と、
を含み、
前記副軸対の各々において、前記押圧突起が、前記離間方向において2つの副軸の間に位置し、
前記副軸対の各々において、前記2つの副軸が、前記離間方向において前記外側押圧面の間に位置する、
請求項2に記載の入力装置。
【請求項9】
前記副軸の各々に対応して前記基部の歪みを検出する歪み検出器をさらに備える、
請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の入力装置。
【請求項10】
前記基部が、
少なくとも部分的に環状の接続部と、
前記接続部の内側に位置する内側部と、
前記接続部の外側に位置する外側部と、
を含み、
前記複数の副軸が、前記接続部から延び、
前記複数の副軸の各々に対応した1つの前記歪み検出器が、前記内側部と前記外側部とのいずれか一方において、前記基部の歪みを検出する、
請求項9に記載の入力装置。
【請求項11】
前記基部が、
少なくとも部分的に環状の接続部と、
前記接続部の内側に位置する内側部と、
前記接続部の外側に位置する外側部と、
を含み、
前記複数の副軸が、前記接続部から延び、
前記複数の副軸の各々に対応した2つの前記歪み検出器のうち1つの前記歪み検出器が、前記内側部における前記基部の歪みを検出し、他の1つの前記歪み検出器が、前記外側部における前記基部の歪みを検出する、
請求項9に記載の入力装置。
【請求項12】
隣接する副軸が、基部とは異なる側の端部から基部に向けて前記第1方向に延びた溝により相互に離間される、
請求項1乃至請求項11の何れか一項に記載の入力装置。
【請求項13】
隣接する副軸が、基部とは異なる位置において、部分的に接続される、
請求項1乃至請求項12の何れか一項に記載の入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、入力装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ノートパソコンなどの電子機器に搭載されて、操作者の操作を検出する入力装置が知られている。検出された操作に応じて、例えば、画面上のポインタが移動する。例えば、特許文献1に開示された入力装置は、基部から延びた操作軸を備え、操作者が指先で操作軸を傾倒させたときの基部の歪みを検出することにより、操作軸の傾倒方向を検出する。具体的には、操作軸が傾倒したとき、操作軸を挟んだ両側における基部の一方が延び、基部の他方が縮むことを利用して、傾倒方向が検出される。
【0003】
図17は、第1比較例の入力装置900の動作を説明するための概念図である。第1比較例の入力装置900は、歪みを検出される基部901と、基部901から中心軸902に沿って伸びた操作軸903とを備える。
【0004】
図17に示すように、操作者が操作軸903をx2方向に倒すとき、操作者が操作軸903に加える外力904は、通常、z2方向とx2方向との間の方向となる。操作軸903が比較的長い場合、操作軸903にモーメントが働き、基部901のうち中心軸902のx1側の部分が縮み、基部901のうち中心軸902のx2側の部分が伸びる。逆に、図示しないが、操作者が操作軸903をx1方向に倒すとき、基部901のうち中心軸902のx1側の部分が伸び、基部901のうち中心軸902のx2側の部分が縮む。
【0005】
例えば、基部901のうち中心軸902のx1側の部分に装着した歪み検出器で、伸びと縮みとのいずれが発生したかを検出することにより、操作方向を検出することができる。また、伸びと縮みとの大きさを検出することにより、外力の大きさを検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2014−182669号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
近年、電子機器が小型化するのに伴って、入力装置にも小型化が要求されている。しかしながら、入力装置を小型化して操作軸を短くすると、検出された操作軸の傾倒方向が、実際の操作軸の傾倒方向と逆となる逆走現象が発生する場合がある。本発明者らの検討により、操作軸の長さ方向に加わる力により、操作軸の両側において基部が延びることが一つの原因となって、このような逆走現象が発生することが判った。
【0008】
図18図19とは、本発明者らが検討した、第2比較例の入力装置910の動作を説明するための概念図である。第2比較例の入力装置910は、歪みを検出される基部911と、基部911から中心軸912に沿って伸びた操作軸913とを備える。第2比較例の操作軸913は、第1比較例(図17)の操作軸903より短い。図19における中心軸912と外力914の方向との間の角度915は、図18における角度915より小さい。
【0009】
本発明者らの検討により、操作軸913が比較的短い場合、操作軸913が基部911をz2方向に押す力が大きく影響するので、角度915の大きさによらず、中心軸912の両側で基部911が伸びるため、第1比較例(図17)と同様には操作軸913の傾倒方向を検出できないことがわかった。
【0010】
図18に示すように、角度915が大きい場合、基部911のうちx2側の部分が、x1側の部分に比べて大きく伸びる。操作軸913が反対方向に押された場合は、基部911のx1側の部分が、x2側の部分に比べて大きく伸びる。そのため、中心軸912の両側における伸びの程度を比較することにより、操作軸913がx1方向とx2方向とのいずれに押されたかが検出される。
【0011】
図19に示すように、角度915が小さい場合、基部911のうち中心軸912のx1側の部分が、基部911のうち中心軸912のx2側の部分に比べて大きく伸びる場合がある。従って、図18の検出方法を適用すると、検出される傾倒方向が、操作軸913を押した方向と反対方向となり、逆走現象が発生する。本発明者らは、基部911がz2方向に押されることによる沈みの影響が大きくなることが、この逆走現象の一つと考える。
【0012】
本開示は、逆走現象を抑制可能な入力装置を提供することを一つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明は、歪検出される基部と、基部から第1方向に延びた操作軸と、を備え、操作軸が、基部から延びた複数の副軸を含む、入力装置である。
【0014】
この構成によれば、副軸と基部との接続部分における面積が、操作軸の全体が一体的に形成される場合の操作軸と基部との接続部分における面積に比べて小さくなる。そのため、第1方向において副軸が基部を沈ませる力が小さくなり、基部が第1方向に直交する方向に変形しやすくなる。操作軸全体を一体的に傾倒させる場合に比べて、逆走現象を抑制して、正確に副軸の傾倒方向を検出することができる。
【0015】
好適には本発明の入力装置において、操作軸が、1つ以上の副軸対を含み、副軸対の各々が、第1方向とは異なる離間方向に離間した複数の副軸を含み、1つ以上の副軸対の離間方向が、互いに異なる。
【0016】
この構成によれば、各離間方向において、正確に検出される複数の副軸の傾倒方向に基づいて、全体としてより正確に副軸の傾倒方向を検出することができる。
【0017】
好適には本発明の入力装置は、外部から受けた力を複数の副軸に伝達する操作部材をさらに備える。
【0018】
この構成によれば、1つの操作部材という簡単な構成で、効率良く複数の副軸に力を伝達することができる。その結果、簡単な構成で、正確に副軸の傾倒方向を検出することができる。
【0019】
好適には本発明の入力装置において、操作部材が、外部から受けた力を複数の副軸に伝達する押圧突起を備え、押圧突起が、第1方向に直交する少なくとも1つの断面内において、複数の副軸に囲まれる。
【0020】
この構成によれば、第1方向に直交する平面に沿って押圧突起を動かすことにより、押圧突起で副軸を選択的に傾倒させることができる。押圧突起の動く方向に位置する副軸に力を集中させて、効率良く正確に副軸の傾倒方向を検出することができる。第1方向に直交する方向から副軸を押すことができるので、操作部材を第1方向から先端だけに接触させて副軸を操作する場合に比べて、副軸に力を加えやすい。
【0021】
好適には本発明の入力装置において、押圧突起と各副軸との接触面が、第1方向と、第1方向に直交する平面との両方に対して傾いている。
【0022】
この構成によれば、第1方向に加わる力を、第1方向に直交する方向の力に分散することができ、基部を沈ませる力を小さくすることができる。
【0023】
好適には本発明の入力装置において、複数の副軸の各々が、押圧突起に対向した受け面を備え、複数の副軸の各受け面の形状が、相互に、第1方向に沿った仮想中心軸の周りで回転対称であり、各受け面が、第1方向において基部に近づくほど仮想中心軸に近づく形状をもち、押圧突起が、仮想中心軸を中心とした回転体である内側押圧面を備え、内側押圧面が、凸状である。
【0024】
この構成によれば、受け面と内側押圧面との接触部分が、仮想中心軸に直交する平面内にある1つの円周上の位置で安定する。各受け面に対して、内側押圧面が与える力が一定となるので、副軸ごとの歪みの信号処理を共通化して、簡易な構成で正確に副軸の傾倒方向を検出することができる。
【0025】
好適には本発明の入力装置において、操作部材が、外部から受けた力を複数の副軸に伝達する外側押圧面を備え、外側押圧面が、第1方向に直交する少なくとも1つの断面内において、複数の副軸を外側から囲う。
【0026】
この構成によれば、第1方向に直交する方向から副軸を押すことができるので、第1方向における先端だけで副軸を操作する場合に比べて、副軸に力を加えやすい。
【0027】
好適には本発明の入力装置において、操作部材が、外部から受けた力を複数の副軸に伝達する押圧突起と、外部から受けた力を複数の副軸に伝達する外側押圧面と、を含み、副軸対の各々において、押圧突起が、離間方向において2つの副軸の間に位置し、副軸対の各々において、2つの副軸が、離間方向において外側押圧面の間に位置する。
【0028】
この構成によれば、操作部材を第1方向から先端だけに接触させて副軸を操作する場合に比べて、操作軸の延びる第1方向に直交する平面に沿って、副軸を選択的に傾倒させやすい。各離間方向において、外側押圧面が一方の副軸を傾倒させると同時に、押圧突起が他方の副軸を傾倒させるので、正確に検出される2つの副軸の傾倒方向に基づいて、全体としてより正確に副軸の傾倒方向を検出することができる。
【0029】
好適には本発明の入力装置は、副軸の各々に対応して基部の歪みを検出する歪み検出器をさらに備える。
【0030】
この構成によれば、操作軸全体による基部の歪みをまとめて検出する場合に比べて、詳細に副軸の傾倒方向を検出することができる。
【0031】
好適には本発明の入力装置において、基部が、少なくとも部分的に環状の接続部と、接続部の内側に位置する内側部と、接続部の外側に位置する外側部と、を含み、複数の副軸が、接続部から延び、複数の副軸の各々に対応した1つの歪み検出器が、内側部と外側部とのいずれか一方において、基部の歪みを検出する。
【0032】
この構成によれば、省スペースで、正確に副軸の傾倒方向を検出することができる。
【0033】
好適には本発明の入力装置において、基部が、少なくとも部分的に環状の接続部と、接続部の内側に位置する内側部と、接続部の外側に位置する外側部と、を含み、複数の副軸が、接続部から延び、複数の副軸の各々に対応した2つの歪み検出器のうち1つの歪み検出器が、内側部における基部の歪みを検出し、他の1つの歪み検出器が、外側部における基部の歪みを検出する。
【0034】
この構成によれば、正確に副軸の傾倒方向を検出することができる2つの歪み検出器の検出結果に基づいて、より正確に各副軸の傾倒方向を検出することができる。
【0035】
好適には本発明の入力装置において、隣接する副軸が、基部とは異なる側の端部から基部に向けて第1方向に延びた溝により相互に離間される。
【0036】
この構成によれば、溝を形成することにより簡単に副軸を形成することができる。
【0037】
好適には本発明の入力装置において、隣接する副軸が、基部とは異なる位置において、部分的に接続される。
【0038】
この構成によれば、副軸相互の位置関係を維持しやすい。
【発明の効果】
【0039】
本発明によれば、逆走現象を抑制可能な入力装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0040】
図1】本発明の第1実施形態における入力装置の斜視図である。
図2】上側から見た図1に示す入力装置の分解斜視図である。
図3】下側から見た図1に示す入力装置の分解斜視図である。
図4図1に示す可変形部材の斜視図である。
図5図1に示す可変形部材の平面図である。
図6】支持部材を省略した、図1に示す入力装置の底面図である。
図7図6の7−7線を通る断面における図1に示す入力装置の切断面図である。
図8図1に示す操作部材の底面図である。
図9図6の9−9線を通る断面における図1に示す入力装置の切断面図である。
図10】操作部材を省略した、入力装置の斜視図である。
図11】支持部材を省略した、本発明の第2実施形態における入力装置の底面図である。
図12】支持部材を省略した、本発明の第3実施形態における入力装置の底面図である。
図13】本発明の第4実施形態の入力装置の可変形部材の平面図である。
図14】本発明の第5実施形態の入力装置の断面図である。
図15】本発明の第6実施形態の入力装置の断面図である。
図16】本発明の第7実施形態の入力装置の断面図である。
図17】第1比較例の入力装置の動作を説明するための概念図である。
図18】外力の角度が大きい場合の、第2比較例の入力装置の動作を説明するための概念図である。
図19】外力の角度が小さい場合の、第2比較例の入力装置の動作を説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【0041】
以下、本発明の第1〜第7実施形態における入力装置について説明する。第1実施形態の入力装置では、各構成要素の百の位が1で表されている。同様に、第2〜第7実施形態の各構成要素は、それぞれ、百の位が2〜7で表されている。別段断りのない限り、異なる実施形態において百の位のみが異なる構成要素は、それぞれ、同様の構成要素を表す。
【0042】
本明細書において、互いに直交するx方向、y方向、及びz方向(第1方向または上下方向とも呼ばれる場合がある)を規定する。x方向は、互いに逆を向くx1方向とx2方向とを区別せずに表す。y方向は互いに逆を向くy1方向とy2方向とを区別せずに表す。z方向は互いに逆を向くz1方向とz2方向とを区別せずに表す。また、z1側を上と表現し、z2側を下と表現する場合がある。これらの方向は、相対的な位置関係を説明するために便宜上規定するのであって、実際の使用時の方向を限定するわけではない。構成要素の形状は、「略」という記載があるかないかにかかわらず、本明細書で開示された実施形態の技術思想が実現される限り、記載された表現に基づく厳密な幾何学的な形状に限定されない。
【0043】
(第1実施形態)
(全体構成)
まず、本発明の第1実施形態における入力装置について説明する。図1は、本実施形態の入力装置100の斜視図である。入力装置100は、支持部材110と、支持部材110に固定された可変形部材120と、可変形部材120に装着された操作部材130と、可変形部材120の歪みを検出する回路部材140とを備える。
【0044】
入力装置100は、例えば、ノートパソコンのキーボード内に内蔵される。操作者が指先で操作部材130に力を加えると、可変形部材120内の後述の操作軸122(図2)が傾倒する。操作軸122の傾倒に応じて、後述の基部121(図2)が歪む。回路部材140に搭載された後述の歪み検出器143(図3)が、基部121の歪みを検出する。図示しない外部の回路が、歪み検出器143の検出結果を利用して、操作者が力を加えた方向と力の大きさとを検出する。
【0045】
(支持板)
図2は、上側から見た入力装置100の分解斜視図である。図3は、下側から見た入力装置100の分解斜視図である。支持部材110は、例えば、可変形部材120に比べると変形しにくい金属製である。図2に示すように、支持部材110は、xy平面に略平行な同一の平面に沿って広がる板状の支持板111と、支持板111からz1方向に延びた4つの係止片112を含む。4つの係止片112の位置は、正方形の頂点に対応する。後述するように、4つの係止片112の各々が、可変形部材120をz方向に挟んで固定する。
【0046】
(可変形部材)
図2に示すように、可変形部材120は、xy平面に略平行に広がる略円盤形の外形をもつ基部121と、基部121からz1方向に延びた略四角柱形の外形をもつ操作軸122とを含む。基部121は、歪みを検出される対象物である。外力を受けたときに、操作軸122が、基部121を歪ませる。可変形部材120は、支持部材110より変形しやすい材料、例えば樹脂で一体的に形成される。
【0047】
図4は、可変形部材120の斜視図である。図5は、可変形部材120の平面図である。可変形部材120の外形は、図4に示す仮想中心軸101を中心として、回転対称であり、具体的には4回対称である。また、可変形部材120は、仮想中心軸101を通りyz平面に平行な仮想平面を中心として鏡面対称であり、仮想中心軸101を通りzx平面に平行な仮想平面を中心として鏡面対称である。
【0048】
図3に示すように、基部121は、下から見たとき、概念的に、少なくとも部分的に環状の接続部123と、接続部123の内側に位置する内側部124と、接続部123の外側に位置する第1外側部125−1〜第4外側部125−4と(以下、区別せずに外側部125と呼ぶ場合がある)と、その他の部分に区分される。接続部123のz1側の面から、操作軸122(図2)が延びる。仮想中心軸101(図4)は、内側部124(図3)の中心を通る。図3に示すように、第1外側部125−1は、接続部123のx1側に位置する。第2外側部125−2は、接続部123のx2側に位置する。第3外側部125−3は、接続部123のy1側に位置する。第4外側部125−4は、接続部123のy2側に位置する。
【0049】
接続部123と内側部124と第1外側部125−1と第2外側部125−2とは、基部121の下側の面においてz1方向に窪んだ、x方向に連続的な帯状の溝を形成する。接続部123と内側部124と第3外側部125−3と第4外側部125−4とは、基部121の下側の面においてz1方向に窪んだ、y方向に連続的な帯状の溝を形成する。基部121の下側の面において、接続部123と内側部124と4つの外側部125とのz2側を向いた面は、xy平面に略平行な同一の平面に沿って広がり、全体として十字を描く。
【0050】
図3に示すように、基部121は、第1係止溝126−1〜第4係止溝126−4(以下、区別せずに係止溝126と呼ぶ場合がある)を含む。各係止溝126は、基部121の上側の面と下側の面とをつなぐ側面において内側に窪んだ部分(図3)と、基部121の上側の面から下方に窪んだ部分(図4)とをもつ。図3に示すように、第1係止溝126−1は、第1外側部125−1と第3外側部125−3との間に位置する。第2係止溝126−2は、第3外側部125−3と第2外側部125−2との間に位置する。第3係止溝126−3は、第2外側部125−2と第4外側部125−4との間に位置する。第4係止溝126−4は、第4外側部125−4と第1外側部125−1との間に位置する。
【0051】
図5に示すように、各係止溝126は、上から見たとき操作軸122の外側に位置する。後述のように、操作軸122の外形は、上から見たとき略正方形である。4つの係止溝126の内側端部は、操作軸122の四隅に接する。基部121は、係止溝126の内側端部と、上から見た操作軸122の四角い外形の角との間に、z方向に貫通した4つの貫通孔127を含む。
【0052】
図2に示すように操作軸122は、何れも基部121からz1方向に延びた第1副軸151−1〜第4副軸151−4と(以下、区別せずに、副軸151と呼ぶ場合がある。)を含む。以下、第1副軸151−1と第2副軸151−2とをまとめて、x副軸対152−1と呼ぶ場合がある。第3副軸151−3と第4副軸151−4とをまとめて、y副軸対152−2と呼ぶ場合がある。x副軸対152−1とy副軸対152−2とを区別せずに、副軸対152と呼ぶ場合がある。他の例において、副軸151の数は、4つ以外の複数であってもよい。他の例において、副軸対152の数は1つでもよく、3つ以上でもよい。
【0053】
各副軸対152に含まれる2つの副軸151は、操作軸122の延びる方向(z方向)とは異なる離間方向に離間している。第1副軸151−1と第2副軸151−2との離間方向は、x方向であり、第3副軸151−3と第4副軸151−4との離間方向は、y方向である。
【0054】
図6は、支持部材110を省略した、入力装置100の底面図である。図7は、図6の7−7線を通りzx平面に平行な断面を、y2側から見た入力装置100の切断面図である。図7に示すように、第1副軸151−1は、基部121の接続部123の上面からz1方向に延びる。第1副軸151−1のz2側端部を第1基端153−1と呼ぶ。第1基端153−1が、基部121に接続される。z方向において第1基端153−1の反対に位置する、第1副軸151−1のz1側端部を第1先端154−1と呼ぶ。第1副軸151−1は、第1外側部125−1と内側部124との上面よりもz1方向に突出している。
【0055】
図4に示すように、第1先端154−1は、xy平面に略平行である。第1副軸151−1は、第1外面155−1と第1受け面156−1と第1隆起部157−1とを含む。第1外面155−1は、第1先端154−1のx1側縁部からz2方向に延び、yz平面に略平行である。図7に示すように、第1受け面156−1は、第1先端154−1のx2側縁部からz2方向とx2方向との間の方向に延びる。第1受け面156−1は、仮想中心軸101を中心として、z2側に先端をもつ円錐台の一部である。第1受け面156−1は、第1先端154−1から第1基端153−1に向けて、徐々に仮想中心軸101に近づく形状をもつ。
【0056】
図5に示すように、第1隆起部157−1は、第1外面155−1のy方向中心付近において、x1方向に隆起する。図7に示すように、第1隆起部157−1の上面は、第1先端154−1の上面と面一である。図5に示すように、第1副軸151−1のy1側の面とy2側の面とは、z方向に平行であり、x2方向に向かって徐々に間隔が狭まる。
【0057】
図4に示すように、第1副軸151−1の形状は、仮想中心軸101をとおりzx平面に平行な面を中心として、鏡面対称である。第2副軸151−2の形状は、第1副軸151−1を仮想中心軸101の周りで180度回転させた形状に一致する。第3副軸151−3の形状は、上から見たとき、第1副軸151−1を仮想中心軸101の周りで、反時計回りに90度回転させた形状に一致する。第4副軸151−4は、第3副軸151−3を仮想中心軸101の周りで180度回転させた形状に一致する。
【0058】
第1副軸151−1〜第4副軸151−4における同様の構成要素は、それぞれ、頭に第1〜第4という序数を付し、1〜4の数字を末尾のハイフンの後に付して区別する。以下、第1基端153−1〜第4基端153−4を区別せずに基端153と呼ぶ場合がある。第1先端154−1〜第4先端154−4を区別せずに先端154と呼ぶ場合がある。第1外面155−1〜第4外面155−4を区別せずに外面155と呼ぶ場合がある。第1受け面156−1〜第4受け面156−4を区別せずに受け面156と呼ぶ場合がある。
【0059】
図5に示すように、隣接した2つの副軸151は、基部121とは異なる側の端部である先端154から基部121に向けてz2方向に延びた第1溝158−1〜第4溝158−4(以下、区別せずに溝158と呼ぶ場合がある)により相互に離間される。具体的には、第1副軸151−1と第3副軸151−3とは、x1方向とy1方向との間の方向に延びた第1溝158−1により離間される。第3副軸151−3と第2副軸151−2とは、y1方向とx2方向との間の方向に延びた第2溝158−2により離間される。第2副軸151−2と第4副軸151−4とは、x2方向とy2方向との間の方向に延びた第3溝158−3により離間される。第4副軸151−4と第1副軸151−1とは、y2方向とx1方向との間の方向に延びた第4溝158−4により離間される。溝158のZ方向における深さは、操作軸122の上面と外側部125の上面とのZ方向の距離に対して1/2以上であるように形成されるのが好ましい。なお、図5に示すように、本実施例においては溝158は、外側部125の上面の近傍まで延びている。
【0060】
図4に示すように、4つの外面155は、全体として、z方向に延びた四角柱の側面に類似するが、相互に離間している。4つの受け面156は、全体として、仮想中心軸101を中心として、z2側に先端をもつ円錐台の一部であるが、相互に離間している。4つの副軸151の各受け面156の形状は、相互に、仮想中心軸101の周りで回転対称である。図5に示すように、基部121は、4つの受け面156の下端縁に囲まれた中心面128をもつ。中心面128は、xy平面に略平行な略円形である。
【0061】
(操作部材)
図8は、図1に示す操作部材130の底面図である。操作部材130は、外部から受けた力を操作軸122(図2)に伝達する。操作部材130は、例えば、ゴムで形成され、略円盤形である。図3に示すように、操作部材130は、z2側を向いた底面131を含む。底面131は、xy平面に略平行で、略円形である。操作部材130は、底面131からz1方向に窪んだ窪み132を含む。
【0062】
図8に示すように、窪み132は、yz平面に略平行で窪み132のx1側に位置する第1外側押圧面133−1と、yz平面に略平行で窪み132のx2側に位置する第2外側押圧面133−2と、zx平面に略平行で窪み132のy1側に位置する第3外側押圧面133−3と、zx平面に略平行で窪み132のy2側に位置する第4外側押圧面133−4と(以下、区別せずに外側押圧面133と呼ぶ場合がある。また、4つの外側押圧面133の全体をまとめて外側押圧面133と呼ぶ場合がある。)により囲まれる。4つの外側押圧面133は、z方向に延びた略角柱の側面に類似する。4つの外側押圧面133の下端縁は、底面131につながり、下から見たとき全体として略正方形である。
【0063】
窪み132は、z1側端部に、xy平面に略平行な略正方形の天井面134を含む。窪み132は、天井面134を囲む位置にある第1傾斜面135−1〜第4傾斜面135−4(以下、区別せずに傾斜面135と呼ぶ場合がある)を含む。
【0064】
図9は、図6の9−9線を通りzx平面に平行な断面をy2側から見た入力装置100の切断面図である。第1傾斜面135−1の下端縁は、第1外側押圧面133−1のz1側端縁に沿って、y方向に直線的に延びる。第1傾斜面135−1の上端縁は、天井面134のx1側端縁に沿って、y方向に直線的に延びる。第1傾斜面135−1は、x2方向とz2方向との間の方向を向いた略平面である。第1傾斜面135−1は略等幅で、y方向に延びる。
【0065】
第2傾斜面135−2の下端縁は、第2外側押圧面133−2のz1側端縁に沿って、y方向に直線的に延びる。第2傾斜面135−2の上端縁は、天井面134のx2側端縁に沿って、y方向に直線的に延びる。第2傾斜面135−2は、x1方向とz2方向との間の方向を向いた略平面である。第2傾斜面135−2は略等幅で、y方向に延びる。
【0066】
同様に、図8に示すように、第3傾斜面135−3の下端縁は、第3外側押圧面133−3のz1側端縁に沿って、x方向に直線的に延びる。第3傾斜面135−3の上端縁は、天井面134のy1側端縁に沿って、x方向に直線的に延びる。第3傾斜面135−3は、y2方向とz2方向との間の方向を向いた略平面である。第3傾斜面135−3は略等幅で、x方向に延びる。
【0067】
第4傾斜面135−4の下端縁は、第4外側押圧面133−4のz1側端縁に沿って、x方向に直線的に延びる。第4傾斜面135−4の上端縁は、天井面134のy2側端縁に沿って、x方向に直線的に延びる。第4傾斜面135−4は、y1方向とz2方向との間の方向を向いた略平面である。第3傾斜面135−3は略等幅で、x方向に延びる。
【0068】
図8に示すように、操作部材130は、第1保持穴136−1〜第4保持穴136−4(以下、区別せずに保持穴136と呼ぶ場合がある)を含む。第1外側押圧面133−1からx1方向に窪んだ第1保持穴136−1をもつ。図7に示すように、第1保持穴136−1は、概ねz方向に、第1傾斜面135−1の途中から底面131まで続き、z2方向に開放されている。
【0069】
図7に示すように、第1保持穴136−1は、第1小側面137−1と第1小傾斜面138−1とを含む。第1小側面137−1と第1小傾斜面138−1とは、共にy方向に略平行で、共にx2方向とz2方向との間の方向を向き、相互間に鈍角を形成して接続される。第1小側面137−1の下端縁は、底面131につながる。第1小傾斜面138−1の下端縁は、第1小側面137−1の上端縁につながる。図8に示すように、第1小傾斜面138−1の下端縁と第1小側面137−1の上端縁との接続部分は、y方向に略平行である。第1小傾斜面138−1の上端縁は、第1傾斜面135−1につながる。第1保持穴136−1は、y方向において、第1外側押圧面133−1の中心に位置する。
【0070】
同様に、第2外側押圧面133−2〜第4外側押圧面133−4にも、第2保持穴136−2〜第4保持穴136−4が設けられている。第1保持穴136−1〜第4保持穴136−4における同様の構成要素は、それぞれ、頭に第1〜第4という序数を付し、1〜4の数字を末尾のハイフンの後に付して区別する。また、第1保持穴136−1〜第4保持穴136−4における同様の構成要素を区別せずに指す場合は、頭の序数と末尾のハイフンと1〜4の数字とを削除する場合がある。以下、第1小傾斜面138−1〜第4小傾斜面138−4を区別せずに小傾斜面138と呼ぶ場合がある。
【0071】
図8に示すように、操作部材130は、窪み132内の天井面134からz2方向に突出した押圧突起161を含む。図7に示すように、押圧突起161は、z2側端部に、仮想中心軸101を中心とする回転体である、凸状の内側押圧面162を含む。内側押圧面162は、仮想中心軸101上に中心をもつ略半球面である。押圧突起161の下端は、底面131よりz2方向に突出している。
【0072】
図8に示すように、操作部材130は、仮想中心軸101(図7)を中心として、回転対称な、具体的には4回対称な形状をもつ。
【0073】
(回路部材)
図2に示すように、回路部材140は、可撓性の薄い絶縁性基板141に種々の配線と回路素子を搭載している。回路部材140は長尺であるので、回路部材140を示したすべての図面において、回路部材140は、一部のみを描いている。図3に示すように、絶縁性基板141は、xy平面に略平行に広がる搭載部142を含む。搭載部142は、略十字に延びる。
【0074】
回路部材140は、搭載部142のz2側の面に搭載された第1歪み検出器143−1〜第4歪み検出器143−4(以下、区別せずに歪み検出器143と呼ぶ場合がある)を含む。歪み検出器143は、一例において、変形したときに抵抗が変化する回路素子である。4つの歪み検出器143の各々が、異なる1つの副軸151に対応しており、対応する副軸151による基部121の歪みを検出する。
【0075】
(相互関係)
図7に示すように、操作部材130は、可変形部材120のz1側に位置する。言い換えると、操作部材130は、副軸151の先端154側に位置する。操作部材130の底面131は、操作軸122の外側で、基部121に面する。底面131と基部121とは、z方向にわずかに離間している。先端154が窪み132内に収容された状態において、操作部材130が操作軸122に装着される。先端154と操作部材130とは、窪み132内においてz方向に離間している。
【0076】
4つの副軸151に囲まれた空間に、操作部材130の押圧突起161の下部が位置する。押圧突起161は、z方向に直交する少なくとも1つの断面内において、複数の副軸151に囲まれる。押圧突起161の最下端は、基部121の中心面128に接する。押圧突起161は、半球状の内側押圧面162において、4つの受け面156に接する。押圧突起161と、押圧突起161とに対向する4つの受け面156との接触面は、操作軸122の上端に近く、仮想中心軸101を中心とした不連続な略円環である。押圧突起161と各副軸151との接触面は、z方向とxy平面との両方に対して傾いている。
【0077】
図7に示すように、第1隆起部157−1は、第1保持穴136−1内に位置する。第2隆起部157−2は、第2保持穴136−2内に位置する。同様に、第3隆起部157−3(図5)は、第3保持穴136−3(図8)内に位置する。第4隆起部157−4(図5)は、第4保持穴136−4(図8)内に位置する。
【0078】
4つの外側押圧面133(図8)は、z方向に直交する少なくとも1つの断面内において、複数の副軸151(図4)を外側から囲う。図9に示すように、第1外面155−1と第1外側押圧面133−1とがx方向において接する。第2外面155−2と第2外側押圧面133−2とがx方向において接する。同様に、第3外面155−3と(図4)第3外側押圧面133−3(図8)とがy方向において接する。第4外面155−4と(図4)第4外側押圧面133−4(図8)とがy方向において接する。
【0079】
言い換えると、副軸対152(図2)の各々において、押圧突起161(図3)が、離間方向(x方向またはy方向)において2つの副軸151(図2)の間に位置する。副軸対152(図2)の各々において、2つの副軸151(図2)が、離間方向(x方向またはy方向)において外側押圧面133(図8)の間に位置する。
【0080】
他の例において、操作部材130が接触する副軸151の数は、4つには限られず、2つ以上の他の数でもよい。操作部材130が接触する副軸151が、操作部材130が押す対象となる。
【0081】
図9に示すように、第1先端154−1のx1側端縁を第1先端縁159−1と呼ぶ。第1先端縁159−1は、第1外側押圧面133−1と第1傾斜面135−1との境界に接する。同様に、第2先端154−2のx2側端縁に位置する第2先端縁159−2は、第2外側押圧面133−2と第2傾斜面135−2との境界に接する。
【0082】
同様に、第3先端154−3(図5)のy1側端縁に位置する第3先端縁159−3(図5)は、第3外側押圧面133−3(図8)と第3傾斜面135−3(図8)との境界に位置する。第4先端154−4(図5)のy2側端縁に位置する第4先端縁159−4(図5)は、第4外側押圧面133−4(図8)と第4傾斜面135−4(図8)との境界に位置する。以下、第1先端縁159−1〜第4先端縁159−4を区別せずに先端縁159と呼ぶ場合がある。
【0083】
図6に示すように、回路部材140の搭載部142は、基部121の接続部123と内側部124と4つの外側部125とにより形成される溝内に配置され、図7に示すように、基部121の下面に密着している。図6に示すように、4つの歪み検出器143は、仮想中心軸101を中心として、相互に回転対称に位置する。搭載部142と4つの歪み検出器143とが、基部121の変形に応じて変形する。
【0084】
図6に示すように、第1歪み検出器143−1は、内側部124のx1側に位置し、接続部123内から第1外側部125−1内まで延びる。第1歪み検出器143−1は、第1副軸151−1(図4)の動きに応じて接続部123と第1外側部125−1とに発生する歪みを検出する。第2歪み検出器143−2は、内側部124のx2側に位置し、接続部123内から第2外側部125−2内まで延びる。第2歪み検出器143−2は、第2副軸151−2(図4)の動きに応じて接続部123と第2外側部125−2とに発生する歪みを検出する。
【0085】
第3歪み検出器143−3は、内側部124のy1側に位置し、接続部123内から第3外側部125−3内まで延びる。第3歪み検出器143−3は、第3副軸151−3(図4)の動きに応じて接続部123と第3外側部125−3とに発生する歪みを検出する。第4歪み検出器143−4は、内側部124のy2側に位置し、接続部123内から第4外側部125−4内まで延びる。第4歪み検出器143−4は、第4副軸151−4(図4)の動きに応じて接続部123と第4外側部125−4とに発生する歪みを検出する。
【0086】
各歪み検出器143は、接続部123と外側部125との両方に跨がって、主として外側部125における歪みを検出する。他の例において、歪み検出器143は、外側部125のみに位置して、外側部125における歪みを検出してもよい。外側部125から内側部124までの間に、副軸151の倒れる方向と大きさとによらず、伸びと縮みの変化が極小となる変化点がある。歪み検出器143は、その変化点より外側に位置することが好ましい。
【0087】
図10は、操作部材130を省略した、入力装置100の斜視図である。図10に示すように、支持部材110の4つの係止片112の各々が、可変形部材120の4つの係止溝126の1つに係合する。可変形部材120は、z方向において4つの係止片112の各々と支持板111との間に固定される。図3に示す可変形部材120の基部121の下面は、基部121の接続部123と内側部124と4つの外側部125とにより形成される溝以外の部分で、支持板111に密着して固定される。その結果、操作部材130の全体が、支持部材110に対して固定される。
【0088】
図7に示すように、回路部材140の搭載部142は、z方向において、支持部材110の支持板111と基部121との間に位置する。
【0089】
(動作)
まず、図7図9とを参照して、静止状態にある操作部材130に対して、操作者が指でx1方向の外力を加えた場合の、x副軸対152−1(図2)の動作を考える。
【0090】
外力に応じて操作部材130の押圧突起161が、第1副軸151−1の第1受け面156−1をx1方向に押す。第1副軸151−1下方の接続部123から第1外側部125−1にわたって基部121が伸びる。同時に、第1副軸151−1下方の接続部123から内側部124にわたって基部121が縮む。従って、第1外側部125−1の歪みを検出する第1歪み検出器143−1は、伸びを検出する。検出される信号の大きさは、外力の大きさに応じて変化する。
【0091】
同時に、図9に示すように、操作部材130の第2外側押圧面133−2が、第2副軸151−2の第2外面155−2をx1方向に押す。同時に、操作部材130の第2傾斜面135−2が、第2副軸151−2の第2先端縁159−2を、斜めに押す。さらに、図7に示すように、操作部材130の第2小傾斜面138−2が、第2副軸151−2の第2隆起部157−2をx1方向に押す。第2副軸151−2下方の接続部123から第2外側部125−2にわたって基部121が縮む。同時に、第2副軸151−2下方の接続部123から内側部124にわたって基部121が伸びる。従って、第2外側部125−2の歪みを検出する第2歪み検出器143−2は、縮みを検出する。検出される信号の大きさは、外力の大きさに応じて変化する。
【0092】
操作者が指で操作部材130にx1方向の外力を加えるとき、同時にz2方向の外力が操作部材130に加わる。押圧突起161と第1副軸151−1との接触面は、z方向とxy平面との両方に対して傾いている。さらに、第2先端縁159−2を押す第2傾斜面135−2も、z方向とxy平面との両方に対して傾いている。従って、z2方向の外力は、一部がx1方向の成分となって、第1副軸151−1に伝わる。その結果、z2方向の外力がそのまま基部121に伝わる場合に比べて、基部121のz2方向への沈みが小さい。
【0093】
また、大きな操作軸122が一体的に動くのではなく、小さな副軸151が別々に動作するので、第1基端153−1を中心としたモーメントが働きやすい。そのため、同じ方向に外力が印加されている場合において、外力の角度に応じて、伸びと縮みとが反転するという問題が起こりにくい。従って、操作軸122が長い場合と同様の動作が実現でき、操作軸122を短くしても逆走問題が発生しにくい。
【0094】
第1歪み検出器143−1が伸びを検出したことと、第2歪み検出器143−2が縮みを検出したこととの両方により、操作部材130がx1方向に押されたことが検出される。他の例において、第1歪み検出器143−1が伸びを検出したことと、第2歪み検出器143−2が縮みを検出したこととのいずれか一方のみが傾倒方向の判定に使用されてもよい。
【0095】
入力装置100は、仮想中心軸101を通りyz平面に平行な面を中心として鏡面対称な構造をもつ。そのため、操作者が指でx2方向の外力を加えた場合の動作は、操作者が指でx1方向の外力を加えた場合の動作を反転させたものである。すなわち、第1歪み検出器143−1が縮みを検出し、第2歪み検出器143−2が伸びを検出する。
【0096】
入力装置100は、仮想中心軸101を中心として4回対称な構造をもつ。そのため、y副軸対152−2の動作は、x副軸対152−1を90度回転させた動作に対応するので、説明は省略する。
【0097】
他の例において、操作部材130は、図8に示す押圧突起161と外側押圧面133とのいずれか一方のみを含んでもよい。そのような他の例では、副軸151(図4)は、押圧突起161と外側押圧面133とのいずれか一方のみにより押される。例えば、操作部材130が押圧突起161のみを含む場合、操作部材130にx1方向の外力が加わると、第1副軸151−1(図4)は、押圧突起161に押されるが、第2副軸151−2(図4)は、押圧突起161に押されない。つまり、副軸対152(図2)の一方の副軸151のみが押される。
【0098】
(力の伝達)
図9に示すように、各副軸151と、操作部材130の天井面134との間に空間が設けられている。第1先端縁159−1が、第1傾斜面135−1の下端縁に接している。z方向において、第1傾斜面135−1の一部、すなわち、第1傾斜面135−1の下端縁以外の全体が、第1先端154−1から離間して位置する。
【0099】
図7に示すように、第1保持穴136−1内において、第1隆起部157−1の上面である、第1先端縁159−1の一部が、第1小傾斜面138−1の下端縁に接している。z方向において、第1小傾斜面138−1の一部、すなわち、第1小傾斜面138−1の下端縁以外の全体が、第1先端154−1から離間して位置する。
【0100】
図9において、操作者が操作部材130のx1側半分にx2方向の外力を加える場合を考える。この場合、通常、z2方向の外力も同時に加わる。外力のz2方向成分により操作部材130がz2方向にわずかにずれて、第1先端縁159−1が、第1傾斜面135−1と第1小傾斜面138−1(図7)内に接触する。第1傾斜面135−1と第1小傾斜面138−1(図7)は、x2方向とz2方向との間を向いているので、外力のz2方向成分の一部が、x2方向に分解される。その結果、外力のz2方向成分が減って、基部121をz2方向に押して沈ませる力が弱まる。
【0101】
他の傾斜面135と副軸151との関係も、第1傾斜面135−1と第1副軸151−1との関係と同様である。他の小傾斜面138と副軸151との関係も、第1小傾斜面138−1と第1副軸151−1との関係と同様である。
【0102】
(まとめ1)
本実施形態の入力装置100は、歪検出される基部121と、基部121から第1方向に延びた操作軸122と、を備え、操作軸122が、基部121から延びた複数の副軸151を含む。
【0103】
従って、本実施形態によれば、副軸151と基部121との接続部分における面積が、操作軸122の全体が一体的に形成される場合の操作軸と基部との接続部分における面積に比べて小さくなる。そのため、第1方向において副軸151が基部121を沈ませる力が小さくなり、基部121が第1方向に直交する方向に変形しやすくなる。操作軸122全体を一体的に傾倒させる場合に比べて、逆走現象を抑制して、正確に副軸151の傾倒方向を検出することができる。
【0104】
本実施形態の入力装置100において、操作軸122が、1つ以上の副軸対152を含み、副軸対152の各々が、第1方向とは異なる離間方向に離間した複数の副軸151を含み1つ以上の副軸対152の離間方向が、互いに異なる。
【0105】
従って、本実施形態によれば、各離間方向において、正確に検出される複数の副軸151の傾倒方向に基づいて、全体としてより正確に副軸151の傾倒方向を検出することができる。
【0106】
本実施形態の入力装置100は、外部から受けた力を複数の副軸151に伝達する操作部材130をさらに備える。
【0107】
従って、本実施形態によれば、1つの操作部材130という簡単な構成で、効率良く複数の副軸151に力を伝達することができる。その結果、簡単な構成で、正確に副軸151の傾倒方向を検出することができる。
【0108】
本実施形態の入力装置100において、操作部材130が、外部から受けた力を複数の副軸151に伝達する押圧突起161を備え、押圧突起161が、第1方向に直交する少なくとも1つの断面内において、複数の副軸151に囲まれる。
【0109】
従って、本実施形態によれば、第1方向に直交する平面に沿って押圧突起161を動かすことにより、押圧突起161で副軸151を選択的に傾倒させることができる。押圧突起161の動く方向に位置する副軸151に力を集中させて、効率良く正確に副軸151の傾倒方向を検出することができる。第1方向に直交する方向から副軸151を押すことができるので、操作部材130を第1方向から先端154だけに接触させて副軸151を操作する場合に比べて、副軸151に力を加えやすい。
【0110】
本実施形態の入力装置100において、押圧突起161と各副軸151との接触面が、第1方向と、第1方向に直交する平面との両方に対して傾いている。
【0111】
従って、本実施形態によれば、第1方向に加わる力を、第1方向に直交する方向の力に分散することができ、基部121を沈ませる力を小さくすることができる。
【0112】
本実施形態の入力装置100において、複数の副軸151の各々が、押圧突起161に対向した受け面156を備え、複数の副軸151の各受け面156の形状が、相互に、第1方向に沿った仮想中心軸101の周りで回転対称であり、各受け面156が、第1方向において基部121に近づくほど仮想中心軸101に近づく形状をもち、押圧突起161が、仮想中心軸101を中心とした回転体である内側押圧面162を備え、内側押圧面162が、凸状である。
【0113】
従って、本実施形態によれば、受け面156と内側押圧面162との接触部分が、仮想中心軸101に直交する平面内にある1つの円周上の位置で安定する。各受け面156に対して、内側押圧面162が与える力が一定となるので、副軸151ごとの歪みの信号処理を共通化して、簡易な構成で正確に副軸151の傾倒方向を検出することができる。
【0114】
本実施形態の入力装置100において、操作部材130が、外部から受けた力を複数の副軸151に伝達する外側押圧面133を備え、外側押圧面133が、第1方向に直交する少なくとも1つの断面内において、複数の副軸151を外側から囲う。
【0115】
従って、本実施形態によれば、第1方向に直交する方向から副軸151を押すことができるので、第1方向における先端154だけで副軸151を操作する場合に比べて、副軸151に力を加えやすい。
【0116】
本実施形態の入力装置100において、操作部材130が、外部から受けた力を複数の副軸151に伝達する押圧突起161と、外部から受けた力を複数の副軸151に伝達する外側押圧面133と、を含み、副軸対152の各々において、押圧突起161が、離間方向において2つの副軸151の間に位置し、副軸対152の各々において、2つの副軸151が、離間方向において外側押圧面133の間に位置する。
【0117】
従って、本実施形態によれば、操作部材130を第1方向から先端154だけに接触させて副軸151を操作する場合に比べて、操作軸122の延びる第1方向に直交する平面に沿って、副軸151を選択的に傾倒させやすい。各離間方向において、外側押圧面133が一方の副軸151を傾倒させると同時に、押圧突起161が他方の副軸151を傾倒させるので、正確に検出される2つの副軸151の傾倒方向に基づいて、全体としてより正確に副軸151の傾倒方向を検出することができる。
【0118】
本実施形態の入力装置100は、副軸151の各々に対応して基部121の歪みを検出する歪み検出器143をさらに備える。
【0119】
従って、本実施形態によれば、操作軸122全体による基部121の歪みをまとめて検出する場合に比べて、詳細に副軸151の傾倒方向を検出することができる。
【0120】
本実施形態の入力装置100において、基部121が、少なくとも部分的に環状の接続部123と、接続部123の内側に位置する内側部124と、接続部123の外側に位置する外側部125と、を含み、複数の副軸151が、接続部123から延び、複数の副軸151の各々に対応した1つの歪み検出器143が、内側部124と外側部125とのいずれか一方において、基部121の歪みを検出する。
【0121】
従って、本実施形態によれば、省スペースで、正確に副軸151の傾倒方向を検出することができる。
【0122】
本実施形態の入力装置100において、隣接する副軸151が、基部121とは異なる側の端部から基部121に向けて第1方向に延びた溝158により相互に離間される。
【0123】
従って、本実施形態によれば、溝158を形成することにより簡単に副軸151を形成することができる。
【0124】
(まとめ2)
本実施形態の入力装置100は、歪みの検出対象とされる基部121と、基部121から第1方向に延びた操作軸122と、外部から受けた力を操作軸122に伝達する操作部材130と、を備え、操作軸122が、基部121に接続された基端153と、基端153の反対に位置する先端154と、を含み、操作部材130が、窪み132を含み、先端154が窪み132内に収容された状態において、操作部材130が操作軸122に装着され、先端154の少なくとも一部と操作部材130とが、窪み132内において第1方向に離間している。
【0125】
従って、本実施形態によれば、操作部材130に加わる外力の第1方向成分が、先端154から直接操作軸122に伝達されないので、第1方向に直交する方向成分に変換されやすい。そのため、第1方向において操作軸122が基部121を押して沈ませる力が抑制されると同時に、第1方向に直交する方向において操作軸122に大きなモーメントを加えることができる。その結果、逆走現象が抑制され、操作軸122の傾倒方向が正確に検出される。
【0126】
本実施形態の入力装置100において、操作部材130が、操作軸122に外力を伝達する傾斜面135を窪み132内に含み、傾斜面135が、第1方向と第1方向に直交する平面との両方に対して傾き、傾斜面135が、操作軸122に接する。
【0127】
従って、本実施形態によれば、第1方向の力が、第1方向と第1方向に直交する平面との両方に対して傾いている傾斜面135の作用により、第1方向に直交する方向に分解されやすい。そのため、操作軸122が基部121を沈ませる力が抑制され、第1方向に直交する方向において操作軸122に大きなモーメントが加わる。
【0128】
本実施形態の入力装置100において、傾斜面135が、第1方向に直交する方向において先端154の端部に位置する先端縁159に接し、第1方向において、傾斜面135の少なくとも一部が、先端154から離間して位置する。
【0129】
従って、本実施形態によれば、傾斜面135が先端縁159に接して操作軸122に力を伝達するので、操作部材130が先端154の全体に接する場合に比べて、操作部材130から操作軸122に伝わる第1方向の力が、第1方向に直交する方向に分解されやすくなる。そのため、操作軸122が基部121を沈ませる力が抑制され、第1方向に直交する方向において操作軸122に大きなモーメントが加わる。
【0130】
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態における入力装置について説明する。図11は、一部を省略した、本実施形態の入力装置200の底面図である。図11では、図6と同様に、支持部材(図1の支持部材110に対応)を省略して描いている。以下、第1実施形態の入力装置100(図1図10)と本実施形態の入力装置200(図11)との相違点を中心に説明する。
【0131】
図11では、第1歪み検出器243−1〜第4歪み検出器243−4は、すべて、接続部223内から内側部224内まで延びる。第1歪み検出器243−1は、仮想中心軸(図4の仮想中心軸101に対応)のx1側に位置する。第2歪み検出器243−2は、仮想中心軸のx2側に位置する。第3歪み検出器243−3は、仮想中心軸のy1側に位置する。第4歪み検出器243−4は、仮想中心軸のy2側に位置する。
【0132】
他の例において、歪み検出器243は、全体が内側部224内に位置してもよい。外側部225と内側部224との間に、副軸(図4の副軸151に対応)の倒れる方向と大きさとによらず、伸びと縮みの変化が極小となる変化点がある。歪み検出器243は、その変化点より内側に位置することが好ましい。
【0133】
本実施形態の歪み検出器243は、副軸(図4の副軸151に対応)による基部221の変形を検出する。副軸(図4の副軸151に対応)の各々について、外側部225が伸びるとき、内側部224が縮む。外側部225が縮むとき、内側部224が伸びる。従って、第1実施形態(図6)の場合とは、伸びと縮みとが反転する。
【0134】
(まとめ)
本実施形態の入力装置200において、基部221が、少なくとも部分的に環状の接続部223と、接続部223の内側に位置する内側部224と、接続部223の外側に位置する外側部225と、を含み、複数の副軸(図4の副軸151に対応)が、接続部223から延び、複数の副軸(図4の副軸151に対応)の各々に対応した1つの歪み検出器243が、内側部224と外側部225とのいずれか一方において、基部221の歪みを検出する。
【0135】
従って、本実施形態によれば、省スペースで、正確に副軸(図4の副軸151に対応)の傾倒方向を検出することができる。本実施形態によれば、上記の相違点を除いて、第1実施形態と同様の効果が得られる。
【0136】
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態における入力装置について説明する。図12は、一部を省略した、本実施形態の入力装置300の底面図である。図12では、図6と同様に、支持部材(図1の支持部材110に対応)を省略して描いている。以下、第1実施形態の入力装置100(図1図10)と本実施形態の入力装置300(図12)との相違点、および、第2実施形態の入力装置200(図11)と本実施形態の入力装置300(図12)との相違点を中心に説明する。
【0137】
図12に示すように、本実施形態の入力装置300は、第1歪み検出器343−1〜第4歪み検出器343−4の組み合わせを2組含む。1組の第1歪み検出器343−1〜第4歪み検出器343−4は、第1実施形態の第1歪み検出器143−1〜第4歪み検出器143−4(図6)と同様の位置にある。他の1組の第1歪み検出器343−1〜第4歪み検出器343−4は、第2実施形態の第1歪み検出器243−1〜第4歪み検出器243−4(図11)と同様の位置にある。
【0138】
すなわち、4つの副軸(図4の副軸151に対応)の各々に2つの歪み検出器343が対応する。1つの歪み検出器343は、内側部324における基部321の歪みを検出する。他の1つの歪み検出器343は、外側部325における基部321の歪みを検出する。副軸(図4の副軸151に対応)が外力により押されたとき、対応する一方の歪み検出器343が伸びを検出し、対応する他方の歪み検出器343が縮みを検出する。
【0139】
(まとめ)
本実施形態の入力装置300において、基部321が、少なくとも部分的に環状の接続部323と、接続部323の内側に位置する内側部324と、接続部323の外側に位置する外側部325と、を含み、複数の副軸(図4の副軸151に対応)が、接続部323から延び、複数の副軸(図4の副軸151に対応)の各々に対応した2つの歪み検出器343のうち1つの歪み検出器343が、内側部324における基部321の歪みを検出し、他の1つの歪み検出器343が、外側部325における基部321の歪みを検出する。
【0140】
従って、本実施形態によれば、正確に副軸(図4の副軸151に対応)の傾倒方向を検出することができる2つの歪み検出器343の検出結果に基づいて、より正確に各副軸(図4の副軸151に対応)の傾倒方向を検出することができる。本実施形態によれば、上記の相違点を除いて、第1実施形態及び第2実施形態と同様の効果が得られる。
【0141】
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態における入力装置について説明する。図13は、本実施形態の入力装置の可変形部材420の平面図である。以下、第1実施形態の入力装置100(図1図10)と本実施形態の入力装置(図13)との相違点を中心に説明する。
【0142】
本実施形態の可変形部材420は、隣接する2つの副軸451が、基部421とは異なる位置において、仲介部材471により部分的に接続される。仲介部材471は、例えば、可変形部材420の他の構成要素と一体的に形成される部材である。仲介部材471は、例えば、棒状部材、膜状部材である。他の例において、仲介部材471は、可変形部材420の他の構成要素の材料とは異なる材料で形成される。仲介部材471は、隣接する2つの副軸451の間で動きが伝達しにくい材料および形状であることが好ましい。
【0143】
(まとめ)
本実施形態の入力装置において、隣接する副軸451が、基部421とは異なる位置において、部分的に接続される。
【0144】
従って、本実施形態によれば、副軸451相互の位置関係を維持しやすい。本実施形態によれば、上記の相違点を除いて、第1実施形態と同様の効果が得られる。
【0145】
(第5実施形態)
次に、本発明の第5実施形態における入力装置について説明する。図14は、図9と同様の断面における、本実施形態の入力装置500の断面図である。以下、第1実施形態の入力装置100(図1図10)と本実施形態の入力装置500(図14)との相違点を中心に説明する。
【0146】
図14に示すように、第1副軸551−1は、第1外面555−1から第1外側押圧面533−1に向けて伸びた第1軸側突起581−1を含む。第1軸側突起581−1は、第1外面555−1のz1側端部に位置する。第1軸側突起581−1の上面は、第1先端554−1の一部を構成しており、第1先端554−1は全体として面一である。第1外側押圧面533−1と第1軸側突起581−1とは、第1軸側突起581−1以外の部分において、全体的にx方向に離間している。第1軸側突起581−1は、第1副軸551−1のy方向における幅全体に線状に伸びている。
【0147】
第1傾斜面535−1は、第1軸側突起581−1において第1副軸551−1に接する。操作軸522の外側において操作部材530から第1副軸551−1に伝達される力は、第1軸側突起581−1のみに集中する。
【0148】
同様に、4つの副軸551の各々が、第1軸側突起581−1と同様の軸側突起581を含む。4つの副軸551は、仮想中心軸501の周りで、相互に回転対称な形状をもつ。
【0149】
(まとめ)
本実施形態の入力装置500において、操作軸522の4つの副軸551の各々が、先端554から第1方向に略直交する方向に突出した軸側突起581を含み、傾斜面535が、軸側突起581において操作軸522に接する。
【0150】
従って、本実施形態によれば、傾斜面535が軸側突起581に接して操作軸522に力を伝達するので、操作部材530が先端554の全体に接する場合に比べて、操作部材530から操作軸522に伝わる第1方向の力が、第1方向に直交する方向に分解されやすくなる。そのため、操作軸522が基部521を沈ませる力が抑制され、第1方向に直交する方向において操作軸522に大きなモーメントが加わる。本実施形態によれば、上記の相違点を除いて、第1実施形態と同様の効果が得られる。
【0151】
(第6実施形態)
次に、本発明の第6実施形態における入力装置について説明する。図15は、図14と同様の断面における、本実施形態の入力装置600の断面図である。以下、第5実施形態の入力装置500(図14)と本実施形態の入力装置600(図15)との相違点を中心に説明する。
【0152】
本実施形態では、操作部材630の底面631が、z方向において基部621に接する。操作部材630が、z方向から基部621に接触した状態で基部621に支持される。底面631と基部621とは、実質的にz方向に移動しない程度に広い面積で接触する。ただし、xy平面に平行な動きは可能である。
【0153】
(まとめ)
本実施形態の入力装置600において、操作部材630が、第1方向から基部621に接触した状態で基部621に支持される。
【0154】
従って、本実施形態によれば、操作部材630が第1方向から基部621に接触しているので、操作部材630が基部621に対して安定する。また、外力の第1方向成分が操作軸622に集中することを防いで、局所的な基部621の第1方向への沈みを防ぐことができる。本実施形態によれば、上記の相違点を除いて、第5実施形態と同様の効果が得られる。
【0155】
(第7実施形態)
次に、本発明の第7実施形態における入力装置について説明する。図16は、図9と同様の断面における、本実施形態の入力装置700の断面図である。以下、第1実施形態の入力装置100(図1図10)と本実施形態の入力装置700(図16)との相違点を中心に説明する。
【0156】
図16に示すように、第1副軸751−1は、第1外面755−1の上端と、第1先端754−1のx1側端縁である第1先端縁759−1との間に、第1軸側傾斜面782−1を含む。第1軸側傾斜面782−1は、第1外面755−1の上端から、z1方向とx2方向との間の方向に延びて、第1先端縁759−1につながる。第1軸側傾斜面782−1は、x1方向とz1方向との間の方向を向き、第1傾斜面735−1と略平行で、第1傾斜面735−1に密着している。
【0157】
同様に、4つの副軸751の各々が、第1軸側傾斜面782−1と同様の軸側傾斜面782を含む。4つの副軸751は、仮想中心軸701の周りで、相互に回転対称な形状をもつ。
【0158】
操作者が操作部材730に対してx2方向の外力を加えると、操作部材730の第1外側押圧面733−1が、第1副軸751−1の第1外面755−1を押すと共に、操作部材730の第1傾斜面735−1が、第1副軸751−1の第1軸側傾斜面782−1を押す。操作者が、x2方向の外力と共にz2方向の外力を加えるとき、第1軸側傾斜面782−1によって、z2方向の外力の一部がx2方向に分解されやすい。
【0159】
他の例において、操作部材730のうち、第1軸側傾斜面782−1に接触する部分は、第1傾斜面735−1でなくてもよい。例えば、操作部材730に設けた突起が、第1軸側傾斜面782−1を押してもよい。
【0160】
(まとめ)
本実施形態の入力装置700において、操作軸722が、操作部材730から外力を伝達される軸側傾斜面782を含み、軸側傾斜面782が、第1方向と第1方向に直交する平面との両方に対して傾き、操作部材730が、軸側傾斜面782において操作軸722に接する。
【0161】
従って、本実施形態によれば、第1方向の力が、第1方向と第1方向に直交する平面との両方に対して傾いている軸側傾斜面782の作用により、第1方向に直交する方向に分解されやすい。そのため、操作軸722が基部721を沈ませる力が抑制され、第1方向に直交する方向において操作軸722に大きなモーメントが加わる。本実施形態によれば、上記の相違点を除いて、第1実施形態と同様の効果が得られる。
【0162】
本発明は上述した実施形態には限定されない。すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【0163】
本発明は、操作軸を傾倒させる種々の入力装置に適用可能である。
【符号の説明】
【0164】
100…入力装置、120…可変形部材、121…基部、122…操作軸
123…接続部、124…内側部、125…外側部、130…操作部材、132…窪み
133…外側押圧面、135…傾斜面、143…歪み検出器、151…副軸
152…副軸対、153…基端、154…先端、156…受け面、158…溝、
159…先端縁、161…押圧突起、162…内側押圧面
471…仲介部材、581…軸側突起、782…軸側傾斜面
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
図16
図17
図18
図19